CN101262128B - 温度触发脱扣装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于可靠地关断载荷特别是电动机的温度触发脱扣装置，它有至少一个用于接收作为输入信号的至少一个随温度变化的传感器信号的输入、用于在所述输入信号达到预设值时产生第一输出信号的第一评判通道、以及用于在产生了所述输出信号时产生脱扣信号的装置。此外，设置有第二冗余评判通道，它被供给以与第一评判通道相同的输入信号，以及当所述输入信号达到所述预设值时，它产生第二输出信号，其中，所述用于产生脱扣信号的装置连接于所述两个评判通道，并且当所述两个输出信号中的至少一个产生了时，产生所述脱扣信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于可靠地关断载荷特别是电动机的温度触发脱扣装置，它有至少一个用于接收至少一个随温度变化的输入信号的输入、用于在输入信号达到一个预设值时就产生输出信号的评判电路、以及用于在产生了输出信号时就产生脱扣信号的装置。
背景技术
当今，各种安全攸关的任务越来越多地由电子设备来承担。电动机驱动的机器的温度触发脱扣装置就是一个典型的例子。温度触发脱扣装置通过温度传感器检测机器或系统的温度。对检测的温度数据进行评判并将其与预先定义的危险判断标准进行比较。如果达到了危险判断标准，脱扣装置就通过开关元件例如继电器断开安全链，从而关断机器(电动机)或系统。
鉴于微控制器技术的飞速发展，也由于采取的消除故障的各种综合措施，以及由于诸如诊断和通讯能力的各种功能的不断扩展，这种评判越来越多地是由微控制器来进行。
但是，这类评判电路的弱点在于各元器件对干扰的敏感性。随着元器件的数量和复杂性的增大，发生故障的概率也增大。而且，在采用微控制器的情况中，微电子装置的故障和软件错误可能助长故障的发生。在这种情况中，仅仅单个故障或错误就可能使监测功能瘫痪，结果，由于无法被注意到，被监测的机器或系统就是在没有保护的情况下工作。
专利文件DE-A1-36 14 552中描述了一种用在装备技术中的开关式保护装置。为了增大安全性，其中为每一个电子元件设置了冗余元件。
发明内容
本发明的目的是进一步改进温度触发脱扣装置，以求确保更高的安全等级。
本发明的用于可靠地关断载荷特别是电动机的温度触发脱扣装置主要包括至少一个用于接收作为输入信号的至少一个随温度变化的传感器信号的输入、用于在输入信号达到预设值时产生第一输出信号的第一评判通道、以及用于在产生了输出信号时产生脱扣信号的装置。此外，设置有第二冗余评判通道，它被供给以与第一评判通道相同的输入信号，并且在输入信号达到同一个预设值时，它产生第二输出信号，其中，用于产生脱扣信号的装置连接于第一和第二两个评判通道，并且当两个输出信号中的至少一个产生了时，产生脱扣信号。
与专利文件DE-A1-36 14 552中的已知开关式保护装置不同，按照本发明，两个评判通道是互相独立的并设置成监测同一个预设值。所以说，它们是冗余的评判通道，这可确保更高的安全等级要求。
优选的是，第二评判通道是用模拟电路构成的。在这两个评判通道中，评判工作步骤独立于另一个评判通道。以这种方式，可以确保：完全的监测功能包括脱扣装置的监测标准不会被改变且不受限制，甚至在由于受到干扰或出现故障，两个评判通道之一不再能产生促生脱扣信号的输出信号时也是如此。
优选的是，第二评判通道的功能是被限制于纯监测功能。这一方面可节省成本，另一方面通过降低元件的故障率可增大装置的可靠性。所以，那些与安全无关的功能诸如诊断和通讯是专一地在第一评判通道内执行。
按照本发明的一个优选的示例性实施例，第二评判通道有低通滤波器，其可滤出任何EMC干扰(电磁兼容性干扰)。此外，它可包括一个比较器，特别是一个其输出端能产生输出信号的斯密特(Schmitt)触发器比较器。在比较器的一个输入处，可用两个电阻来形成预设值，而在其另一个输入处，施加输入信号。两个评判通道各设有开关元件，该开关元件按照以下条件与用于产生脱扣信号的装置(继电器)形成“与”组合：
继电器触点拉入＝第一评判通道的导电开关元件“与”第二评判通道的导电开关元件。
本发明还涉及一种电动机，它有至少一个用于监测电动机的至少一个参数的温度传感器以及有如上所述的温度触发脱扣装置，其中，温度传感器被关联于温度触发脱扣装置的输入信号并可产生随温度变化的传感器信号，而该传感器信号被用作温度触发脱扣装置的输入的输入信号。
附图说明
本发明的进一步的优点和实施方法将在下面通过对几个示例性实施例的描述并参照附图来予以详细说明。
各附图中
图1是本发明的一个温度触发脱扣装置的框图；
图2是一个温度触发脱扣装置的电路图，它有至少一个模拟评判通道和各开关元件的一个第一组合方案；
图3是一个温度触发脱扣装置的电路图，它有至少一个模拟评判通道和各开关元件的一个第二组合方案；
图4是一个有两个模拟评判通道的温度触发脱扣装置的电路图；
图5是一个温度触发脱扣装置的电路图，它有连接于一个输入的多个温度传感器；以及
图6是一个有多个输入的温度触发脱扣装置的电路图。
具体实施方式
图1描绘出一个用于可靠地关断一个载荷V特别是一个电动机的温度触发脱扣装置S。载荷V有至少一个温度传感器1，特别是一个PTC电阻器(正温度系数电阻器)，其可产生一个温度信号，而该温度信号被用作温度触发脱扣装置S的输入2的输入信号。
下面参照图1和2说明温度触发脱扣装置S的构造和工作。
首先，温度触发脱扣装置S有一个电压转换电路3，其可把温度传感器1的随温度变化的电阻值转换成电压值。这可以用例如有电阻器Ra和Rb的电阻器电路来做到，如各图中所示。然后转换出的输入信号被送给一个第一评判通道4，并且并行地送给一个第二冗余评判通道5。这两个评判通道互相完全独立地工作并监测同一个预设值。
第一评判通道4可任选地构成为一个模拟电路或用一个微控制器来构成。在第一评判通道4的输出端，产生一个输出信号，该输出信号可控制一个开关元件特别是一个晶体管T1。
第二评判通道5是用一个模拟电路实现的，它首先有一个低通滤波器6，用于滤出任何EMC干扰。此外，设有一个比较器7，特别是斯密特触发器比较器，其输出端产生的输出信号，该输出信号可控制一个开关元件特别是一个晶体管T2。
低通滤波器6可确保耦合在温度传感器1及其馈电线内的EMC干扰被基本 上完全滤出。为此，采用一个例如二阶模拟低通滤波器(巴特沃兹(Butterworth)滤波器)。其由电阻器R1、R2、电容器C1和C2、以及运算放大器OP1组成。
图2中所示的斯密特触发器比较器7是由电阻器R3、R4和R5、电容器C3、以及运算放大器OP2构成。
在运算放大器OP2的两个输入中，在一个输入处，供给对应于载荷的温度的输入信号，而在另一个输入处，供给用电阻器R3和R5定义的预设值，并且把这两者进行互相比较。如果温度高于预设值，运算放大器就切换到“低”并阻断由晶体管T2构成的开关元件。
此外，设有一个用于产生脱扣信号的装置8，它是由例如一个继电器构成。第二评判通道5的开关元件T2和第一评判通道4的对应的开关元件T1构成一个“与”组合并按照以下条件连接于装置8：
继电器触点拉入＝导电开关元件T2“与”导电开关元件T1。
这意味着，两个评判通道4和5中的至少一个一引起开关元件T1或T2的阻断，继电器触点就脱开并中断对载荷V的接触器9的进一步供电。
图3表示出连接于脱扣信号产生装置8的两个开关元件T1和T2的一种替换的“与”组合。
图4表示出一种有两个模拟评判通道的成本优化的温度触发脱扣装置的电路图，这两个模拟评判通道有利地具有完全相同的构造。
图5中表示的载荷V有三个串联的用于监测电动机的温度的温度传感器1a、1b、1c以及有一个温度触发脱扣装置S。采用安装在载荷V的各不同点的多个温度传感器，脱扣装置就能够监测例如一个三相电动机的三个绕组的温度。通过把各温度传感器串联起来，对于监测一个载荷的各不同参数和/或各不同点，可以达到一种成本优化的解决办法。
图6表示出，这种温度触发脱扣装置也可设有三个输入2a、2b、2c，每个输入连接于三个温度传感器1a、1b、1c之一。如果评判通道5是模拟电路形式的，可为每个输入设置一个独立的低通滤波器。采用由二极管D1、D2和D3构成的二极管电路，只有对应于最高温度的信号才被输送到比较器。这可确保，只要监测的任何一个温度达到了预设值，就能可靠地引发脱扣。比较器电路中的二极管D4用于二极管D1、D2和D3的随温度变化的电压降的温度补偿。
Claims (9)
1.一种用于可靠地关断载荷(V)的温度触发脱扣装置(S)，该温度触发脱扣装置有至少一个用于接收作为输入信号的至少一个随温度变化的传感器信号的输入(2)、用于在所述输入信号达到预设值时产生第一输出信号的第一评判通道(4)、以及用于在产生了所述第一输出信号时产生脱扣信号的装置(8)，
其特征在于，设置有第二冗余评判通道(5)，该第二冗余评判通道被供给以与所述第一评判通道相同的输入信号，且所述第二冗余评判通道(5)包括比较器(7)，当所述输入信号达到所述预设值时，在该比较器(7)的输出端产生第二输出信号，其中，所述用于产生脱扣信号的装置(8)连接于所述第一评判通道(4)和所述第二冗余评判通道(5)，并且当所述第一输出信号和第二输出信号中的至少一个产生了时，产生所述脱扣信号。
2.如权利要求1所述的温度触发脱扣装置，其特征在于，至少所述第二冗余评判通道(5)由模拟电路构成。
3.如权利要求1所述的温度触发脱扣装置，其特征在于，所述第二冗余评判通道(5)有低通滤波器，用于滤出耦合在所述输入信号里的任何EMC干扰。
4.如权利要求1所述的温度触发脱扣装置，其特征在于，用两个电阻器(R3、R5)构成的所述预设值被施加于所述比较器(7)的各输入之一，以及通过低通滤波器过滤的所述输入信号被施加于所述比较器(7)的另一个输入。
5.如权利要求1所述的温度触发脱扣装置，其特征在于，第二开关元件(T2)连接于所述比较器(7)的所述输出端。
6.如权利要求1所述的温度触发脱扣装置，其特征在于，所述用于产生脱扣信号的装置(8)有继电器。
7.如权利要求1所述的温度触发脱扣装置，其特征在于，所述第一评判通道(4)具有第一开关元件(T1)，所述第二冗余评判通道(5)具有第二开关元件(T2)。
8.如权利要求1所述的温度触发脱扣装置，其特征在于，
所述用于产生脱扣信号的装置(8)有继电器，
所述第一评判通道(4)具有第一开关元件(T1)，所述第二冗余评判通道(5)具有第二开关元件(T2)，
所述第一和第二开关元件(T1、T2)构成“与”组合并按照以下条件连接于 所述继电器：
继电器触点拉入＝所述第一评判通道(4)的第一开关元件(T1)是导电的“与”所述第二冗余评判通道(5)的开关元件(T2)是导电的。
9.一种电动机，该电动机有至少一个用于监测电动机的温度的温度传感器(1)并有如以上一项或多项权利要求所述的温度触发脱扣装置(S)，其中，所述温度传感器(1)连接于所述温度触发脱扣装置(S)的所述至少一个输入。
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